Question

已知木炭粉和Fe₂O₃ 反應的化學方程式為：2Fe₂O₃+3C

高溫  .

 4Fe+3CO₂↑．某同學設計一個實驗，證明氧化鐵中含有氧元素，并測定氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分數(shù)，實驗裝置如圖．
（1）實驗中，盛放澄清石灰水的燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象是

 

，原因是

 

；
（2）實驗中通入的氣體是純凈干燥的N₂，寫出不用空氣的主要理由

 

，實驗也不能用潮濕的氮氣，原因是

 

．
（3）如用Mg氧化鐵與木炭粉的混合物反應，測得澄清石灰水增重Ng，則氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為

 

；若實驗中通入的氮氣中混有少量空氣，那么實驗測得氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分數(shù)的結(jié)果

 

（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

考點：碳的化學性質(zhì),根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：碳單質(zhì)與含碳化合物的性質(zhì)與用途

分析：（1）欲正確解答本題，須知二氧化碳和石灰水反應的情況，以及生成物的性質(zhì)；
（2）本題需從實驗的要求和注意事項方面考慮；
（3）石灰水增加的質(zhì)量即為生成的CO₂的質(zhì)量，由方程式3C+2Fe₂O₃

高溫  .

4Fe+3CO₂↑可知，氧化鐵中氧元素的質(zhì)量即為生成的CO₂中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)元素的質(zhì)量分數(shù)公式計算即可．

解答：解：（1）因為木炭粉和氧化鐵反應后生成的二氧化碳氣體通入澄清石灰水的燒杯中，和石灰水發(fā)生反應，生成碳酸鈣沉淀，所以可以觀察到澄清的石灰水變渾濁．
（2）因為空氣中含有二氧化碳和氧氣，可能使反應物和生成物的質(zhì)量增加而導致實驗結(jié)果不準確．
實驗中也不能用潮濕的氮氣的原因是：用潮濕的氮氣會使熱的試管炸裂，同時在高溫下水也能和碳反應，導致木炭不僅和氧化鐵反應，還和水反應，會導致測定的氧元素的質(zhì)量分數(shù)偏大；
（3）石灰水增加的質(zhì)量即為生成的CO₂的質(zhì)量，由方程式3C+2Fe₂O₃

高溫  .

4Fe+3CO₂↑可知，氧化鐵中氧元素的質(zhì)量即為生成的CO₂中氧元素的質(zhì)量，CO₂中氧元素的質(zhì)量為Ng×

32

12+16×2

×100%=

8N

11

g，故氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為：

8N 11 g

Mg

×100%×100%=

800N

11M

%．空氣中含有二氧化碳和氧氣，可能使反應物和生成物的質(zhì)量增加，會使得二氧化碳的質(zhì)量增加，所以實驗測得氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分數(shù)的結(jié)果偏大．
故答案為：（1）澄清石灰水變渾濁；反應生成了大量的二氧化碳；
（2）①混有氧氣．若碰到可燃性氣體會發(fā)生爆炸，有危險；②空氣中含有很多含氧元素的物質(zhì)，這樣會干擾對氧化鐵中氧元素含量的判斷；影響氧化鐵中氧元素含量的測定；
（3）

800N

11M

%；偏大．

點評：本題主要考查學生對實驗操作的要求和注意事項的掌握情況以及運用元素的質(zhì)量分數(shù)公式進行計算的能力．